求以平面为界的实体的体积:y=0, z=0, x+z=1 和 抛物线圆柱体 y=√x
首先画出这些实体:
其中,红色部分是 y=0, z=0, x+z=1 所确定的平面和坐标轴所围成的立方体,蓝色部分是 y=√x 所确定的圆柱体。我们需要求的是这两个实体的交集部分的体积。
首先看一下 y=√x 这个圆柱体和 xz 平面的交线:
可以看出,圆柱体和 xz 平面的交线是一个上半圆和一个下半圆,它们的半径分别为 0 和 1。
因为圆柱体的底面是一个上半圆和一个下半圆,所以我们可以把它们分别看作由许多小的圆柱体组成。设圆柱体的高为 h,半径为 r,则它的体积为:
V = πr²h
现在我们需要求出在 y=0, z=0, x+z=1 和 y=√x 的限制下,圆柱体的高和半径。首先,根据 y=0, z=0, x+z=1,我们可以得到:
y + z = 1 y = √x
代入得:
√x + z = 1
解出 z:
z = 1 - √x
代入得:
y = √x z = 1 - √x
这就是圆柱体的截面,在这个截面上圆柱体的高 h 等于 dx,圆柱体的半径 r 等于 √x。因此,圆柱体的体积可以表示为:
V = ∫₀¹ π(√x)² dx
= π∫₀¹ (x) dx
= π[x²/2]₀¹
= π/2
圆柱体的体积求出来了,接下来我们需要把它和立方体的体积相乘,得到它们的交集部分的体积:
V = 1·1·π/2
= π/2
因此,圆柱体 y=√x 和平面 y=0, z=0, x+z=1 所围成的实体的体积为 π/2。
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